緊鄰高層建筑基坑進行地鐵出入口基坑施工的方法

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近年來，城市建設發展迅速，深基坑施工比比皆是。由于工期緊迫，不可避免地會遇到不同工程的兩個相鄰基坑同時施工的情況，兩者將相互制約、相互依存。安全施工的前提是支撐及圍護體系的穩定，基坑的開挖與支護要嚴格按照設計要求及施工方案進行，否則將導致災難性的連鎖反應。并且兩家施工單位的配合、溝通尤為重要，必要時應調整一方的設計方案，建立共同的監控量測體系，避免各自為政，最終兩項工程才能安全、順利建成。

1 工程概況

1.1 地質情況

本文介紹的兩個深基坑分別是:北京地鐵九號線六里橋東站三號出入口(基坑最大開挖深度14.6m，基坑平面面積320m2)和相鄰的北京電力醫院改造工程(基坑深23m，基坑平面面積14330m2)，尺寸相差十分懸殊。兩基坑間距3.5m，基坑底高差8.4m。位于北京西三環六里橋東、廣安路北側。詳見圖1(兩基坑相對位置關系)。

此處地層由上至下依次為:雜填土(厚1.5m)，粉質粘土(厚0.5m)，粉土(厚0.3m)，粉細砂(厚0.8m)，中粗砂(厚0.3m)，圓礫(厚1.5m)，地表以下4.9m基本為卵石層。

圖1 兩基坑相對位置關系

1.2 水文情況

該處地下水位較深，位于兩基坑基底以下。但因廣安路下方污水、雨水管線較多，臨近廣安路的出入口基坑局部存在由于管線滲漏行成的上層滯水。

1.3 管線情況

在三號出入口北側3～6m 范圍內有4 條中壓燃氣管線，規格分別為DN500、DN300、DN600、DN426，管頂埋深約1.5～1.9m。距三號出入口北側7m 處有1 條管徑800mm 污水管道，管頂埋深約3m。詳見圖2(出入口基坑支護體系橫剖面圖)。

1.4 電力醫院基坑概況

電力醫院基坑采用樁錨支撐體系。靠近出入口基坑的支護參數:鉆孔灌注樁間距1.65m，樁徑800mm，嵌入基坑底深度3.5m。錨索體系自上而下設置三層，每層錨索水平間距1.6m，一樁一錨，錨孔直徑150mm，灌注M20 素水泥漿。設計參數如下表所示:

2 地鐵出入口優化設計方案

2.1 優化設計原因

出入口基坑原設計為“圍護樁+鋼管內支撐”體系。由于施工時電力醫院基坑已開挖到底，正進行底板結構施工，且部分錨索已侵入出入口基坑內，必須進行割除。如此以來，電力醫院基坑將無法抵抗出入口基坑鋼管內支撐的作用力，并將造成基坑失穩。故出入口設計方案變更為“圍護樁+錨索+對拉”支護體系，靠近電力醫院基坑一側采取錨索對拉的技術措施，以確保兩個基坑的穩定。

2.2 優化設計方案

設計方案優化后，出入口圍護體系技術參數:鉆孔灌注樁間距1.6m，樁徑800mm，嵌入基坑底深度4.5m。錨索腰梁采用雙拼I28a 工字鋼。

緊鄰電力醫院基坑側，需割除第一層及第二層的部分錨索，對拉錨索的拉力為電力醫院錨索設計拉力的50%。

遠離電力醫院基坑側豎向設置三層錨索，為避開管線，第一層錨索設置于冠梁以下1.2m 位置。三層錨索水平間距均為1.65m，一樁一錨。錨孔直徑150mm，灌注M20 素水泥漿。

圖2 出入口基坑支護體系橫剖面圖

圖3 出入口基坑支護體系縱剖面圖

出入口基坑支護體系詳見圖2(出入口基坑支護體系橫剖面圖)、圖3(出入口基坑支護體系縱剖面圖)，遠離電力醫院基坑側錨索支護設計參數如下表所示:

3 地鐵出入口基坑施工重難點

該基坑施工控制難度大、風險大，重難點主要有以下3 個方面:

(1)確保電力醫院基坑穩定。出入口基坑施工時應快速完成電力醫院基坑錨索的定位—清理—切斷—錨固—張拉過程，進行錨索體系受力轉換，避免應力松弛導致電力醫院基坑局部失穩。

(2)確保出入口基坑自身穩定。此基坑采用“圍護樁+錨索+對拉”的設計方案，受力比較復雜，施做及拆除錨索體系過程應穩妥細致。

(3)確保基坑另外一側相鄰燃氣主管道、雨污水主管道安全。由于電力醫院基坑開挖過程中，各類管線已經產生一定變形，所以出入口基坑要有足夠的支護強度和剛度，以降低地層的二次擾動。

以上三方面相輔相成，任何一方面出現問題，都會引起連鎖反應，發生災難性事故。要密切監測并嚴格控制地表沉降和向基坑方向產生的位移。

4 地鐵出入口基坑施工方案

基坑南側鄰近電力醫院施工基坑，對侵入基坑內的電力醫院錨索采取對拉的施工措施，施工中不能將基坑內錨索全部暴露，為防止預應力損失過大造成電力醫院基坑錨固力不足，現場采取水平方向分段施工，對錨索進行分段開挖、割除、錨固，最終將出入口基坑內的各段錨索腰梁進行有效連接，具體措施如下:

(1)機械開挖至電力醫院錨索設計標高1m 位置時，改為人工清理錨索周邊土體，直至將錨索暴露出來，并清理錨索上的水泥漿。錨索縱向暴露部分不超過1.5m，能夠滿足安裝腰梁的空間即可。

(2)基坑南側錨索腰梁現場加工。將I28a 工字鋼分別從錨索上下兩側橫過去，下側采用三角托架固定，上側采用M20 ×220 膨脹螺栓臨時固定，然后用連接鋼板對上下兩節工字鋼采取有效焊接，背后采用高強快硬砂漿填充，形成腰梁體系，錨索支座設置角度與電力醫院錨索垂直。為確保快速施工，降低應力損失，每段腰梁水平方向錨固兩根錨索。

(3)用鋼絲卡將錨索卡死，臨時固定在鋼腰梁上，待整根腰梁范圍內的錨索全部卡住之后，開始對錨索進行割除。錨索割除后立即安裝鎖具，并逐步施加設計預應力，每割除一根，張拉一根，依次進行施工。

(4)由于每層腰梁是分段加工、安裝的，為確保張拉體系整體受力，錨索張拉完畢后，對每層腰梁進行連接。同時，對上、下兩層腰梁采用工字鋼焊接連接。

(5)重點對地表沉降、管線沉降、圍護樁樁頂水平位移、錨索軸力進行監測，繪制位移(軸力)～時間和位移(軸力)速率～時間曲線，對數據進行回歸分析，推算最終位移值，確定曲線變化規律，以指導施工。

在進行出入口結構施工時，電力醫院基坑內側墻結構已經完成(此基坑設計有肥槽，不拆除錨索體系)。經受力分析，出入口基坑的圍護樁能夠抵抗兩基坑間的土體側壓力。所以，在施工出入口底板及側墻結構過程中，自下而上分兩個施工段拆除了對拉的錨索體系(設計方案進行了優化，未預留肥槽)。整個施工過程進展十分順利。

兩家施工單位聯合建立的監控量測平臺數據顯示，在出入口基坑開挖過程中，相鄰側電力醫院基坑錨索應力值略有降低;地表沉降及水平位移較小;各類管線變形基本穩定。所有數據均在設計控制范圍內。

5 結束語

在此項工程施工過程中，設計、施工方案起到了決定性作用，現場管控起到了關鍵性作用，監控量測起到了預見性作用。由于設計合理，數據分析準確，現場管控到位并嚴格按照方案施工，使得地鐵出入口基坑快速、安全地開挖到位并順利完成了結構施工，為今后類似工程的順利施工提供了完善可行的方案。

［1］王印.深基坑開挖對緊鄰地鐵車站影響的位移分析及施工保護措施研究［D］.同濟大學，2008.

［2］吳國榮.相鄰基坑開挖對基坑變形影響的研究［D］.廣東工業大學，2010.

［3］楊敏，周洪波，楊樺.基坑開挖與鄰近樁基相互作用分析.土木工程學報，2005.

［4］陳東杰.上海鐵路南站相鄰基坑施工技術研究.同濟大學，2004.